Développement et utilisation de nanoparticules pour la caractérisation par essai de traçage des eaux souterraines polluées

Abstract

Le développement et l’utilisation de nano-traceurs permet d’étudier les mécanismes gouvernant le transport de nanoparticules dans les eaux souterraines dans l’optique de leur dépollution. Dans le cadre de ce travail, les nano-traceurs utilisés sont des nanoparticules synthétiques de TiO 2 . Leurs principales caractéristiques (phase cristalline, taille, surface spécifique et point isoélectrique) sont déterminées. La stabilité des suspensions en fonction du pH est étudiée. Deux suspensions stables sont préparées, une à pH 2 et l’autre à pH 10. Celles-ci servent pour les essais de traçage en laboratoire sur une colonne remplie de billes de verre ou de sable. Préalablement à chaque essai de traçage au moyen de nanoparticules, un essai de traçage avec de l’uranine est réalisé dans les mêmes conditions. La comparaison des deux courbes de restitution donne des indications concernant le comportement spécifique des nanoparticules dans les eaux souterraines. Des essais de traçage sont effectués dans une colonne remplie de billes de verre à pH 2 et à pH 10. Un essai de traçage dans du sable grossier est réalisé à pH 10. Les paramètres de transport de l’uranine et des nanoparticules sont évalués par le code CXTFIT. Les coefficients de dépôt irréversible donnés par CXTFIT sont comparés aux coefficients de dépôt maximum estimés par la théorie classique de la filtration. La théorie DLVO est utilisée pour évaluer le profil du potentiel total d’interaction entre les nanoparticules et les grains de sables pour l’essai à pH 10 réalisé sur la colonne remplie de sable grossier. La présence d’une barrière d’énergie sur ce profil indique que les interactions sont défavorables au dépôt des nanoparticules sur les grains de sable. Pour cet essai, la courbe de restitution des nanoparticules présente un palier de concentration constante. Dans ces conditions, le coefficient de dépôt est donc constant au cours du temps. Le but ultime est de pouvoir utiliser ces nano-traceurs in-situ. Pour y parvenir, il s’agira d’obtenir des suspensions stables de nanoparticules dans des eaux souterraines naturelles, essentiellement caractérisées par un pH de 6 à 8.5 et une force ionique de 10 -4 à 10 -2 M.